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报告人 刘忠国 山东大学控制学院生物医学工程系 生物医学工程专业介绍 * 1 刘忠国_生物医学工程_山东大学 一、生物医学工程的重要性 百年总计(1901-2000)91(届次)100% 属于BME范畴1618 % 与BME密切相关1314 % 不采用BME方法、技术 、设备与材料就不能完成 的 3943 % 与BME无关的2325% 美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共 同获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖核磁共 振成像技术领域突破性成就:三维图像。 BME在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额 Date2刘忠国_生物医学工程_山东大学 生物医学工程产品与医药产品一样 是保证人民健康的必需品 u目前,发达国家生物医学工程产品市场与药品 市场之比已达1:1.9,我国仅1:6 。 u全国17.5万医疗机构中60%的设备仍保持在上 世纪80年代水平。 Date3刘忠国_生物医学工程_山东大学 我国生物医学工程产品现状 u近年来,我国生物医学工程产业快速发展, 2005年我国生物医学工程产业总销售额已逾730 亿元,比2000年增长了60%,其中中型医疗设 备销售额约100亿元;出口额已从10年前的0.13 亿美元猛增到2005年的24.90亿美元。 u但总体看,我国生物医学工程产业集聚程度低, 全国医疗器械生产企业多达12243家,年销售额 1亿元以上的企业只有60余家; u产品性能普遍落后,技术含量高的大型生物医学 工程产品少。 Date4刘忠国_生物医学工程_山东大学 我国对生物医学工程的支持与重视我国对生物医学工程的支持与重视 u为加快生物医学工程产业发展,国家计委在“十五 ” “十一五”期间组织实施了生物医学工程高技 术产业化专项基金。 u国家计委专项支持BME四大重点技术方向: (1)重大疾病的急救、诊疗、康复技术和装置 (2)社区医疗系统工程技术和装备 (3)医学影像技术和装备 (4)生物医学材料表面处理技术、器件及其制备工 艺,组织工程和生物人工器官,生物微系统技术等 。 Date5刘忠国_生物医学工程_山东大学 我国对生物医学工程的支持与重视我国对生物医学工程的支持与重视 u根据生物产业发展“十一五”规划,生物医学工 程高技术专项基金将按照当代生物医学工程技术和 产业发展的方向,重点发展医疗影像设备、医疗监 护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品。 u力争使我国生物医学工程产业2010年实现销售收入 达1500亿元,促使我国生物医学工程产品实现向高 性能化的历史性转变,培育国民经济新的增长点, 提高我国医疗保健系统技术和装备水平,扭转高端 医疗器械主要依靠进口的局面。 Date6刘忠国_生物医学工程_山东大学 u生物医学工程(Biomedical Engineering, BME)是 综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来 的新兴边缘学科,其主要研究方向是运用工程技术手 段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。现在的 生物医学工程在疾病的预防、诊断、治疗、康复等方 面起着巨大作用,世界各个主要国家均将它列入高技 术领域,重点投资优先发展。 二、生物医学工程是什么?二、生物医学工程是什么? Date7刘忠国_生物医学工程_山东大学 三、生物医学工程的培养目标三、生物医学工程的培养目标 医学基础 电子技术 计算机技术 信息技术 Date8刘忠国_生物医学工程_山东大学 四、生物医学工程的历史四、生物医学工程的历史 1895年: X射线之父 伦琴 伦琴夫人 的手指 伦琴的实验室 Date9刘忠国_生物医学工程_山东大学 生物医学工程的历史生物医学工程的历史 u生物医学工程在国际上做为一个学科出现 ,始于20世纪50年代,特别是随着宇航技 术的进步、人类实现了登月计划以来,生 物医学工程有了快速的发展。 u在我国,生物医学工程做为一个专门学科 起步于20世纪70年代,中国医学科学院、 中国协和医科大学原院校长、我国著名的 医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学 科最早的倡导者。 Date10刘忠国_生物医学工程_山东大学 中国BME创始人 黄家驷院士 1977年:协和医科大学生物医学 工程专业成立; 1980年:中国生物医学工程学 会正式成立; 1978年:生物医学工程专业学 科组成立; 生物医学工程的历史生物医学工程的历史 2000年:山东大学生物医学工 程专业成立。 Date11刘忠国_生物医学工程_山东大学 生物医学工程由来 u目前,我国许多高校科研单位均设有 生物医学工程机构,从事着生物医学的 科研教学工作,在我国生物医学工程科 学事业的发展中发挥着重要作用。 Date12刘忠国_生物医学工程_山东大学 五、生物医学工程研究的内容五、生物医学工程研究的内容 生物系统的建模与控制 生物医学信号检测与处理 医学图像技术与仪器 远程医疗 康复工程 生物医学材料 Date13刘忠国_生物医学工程_山东大学 中 国 女 一 号 ( (一一) ) 生物系统的建模与控制生物系统的建模与控制 生物系统是一个动态系统生物系统是一个动态系统, ,建立生建立生 物系统的物系统的数学模型数学模型, ,有利于获得生有利于获得生 物系统的物系统的动态与定量的知识动态与定量的知识, ,解决解决 生物医学中有关生物医学中有关作用机制作用机制等基础等基础 性问题性问题, ,因而生理系统的仿真与建因而生理系统的仿真与建 模在生物医学研究领域中已日益模在生物医学研究领域中已日益 受到重视。受到重视。 Date14刘忠国_生物医学工程_山东大学 生物医学工程方法: 1 直观形象 2 客观性 3 永久保存,便于分析讨论 ( (二二) )生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理 传统听诊法: 1 医生经验 2 主观性 Date15刘忠国_生物医学工程_山东大学 ( (二二) ) 生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理 心电检测心电检测 Date16刘忠国_生物医学工程_山东大学 ( (二二) ) 生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理 脑电检测脑电检测 Date17刘忠国_生物医学工程_山东大学 ( (二二) ) 生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理 智能药丸智能药丸 Date18刘忠国_生物医学工程_山东大学 ( ( 三三 ) ) 医学图像技术及仪器医学图像技术及仪器 Date19刘忠国_生物医学工程_山东大学 1 .X射线计算机断层(XCT)成像 uCT(Computed Tomography)是计算机 断层成像的缩写。克服了X光机平面图像 在深度方向的重叠,可以得到人体脏器的 断层(即一薄层)图像,许多断层像可以 重建成三维的立体像。 Date20刘忠国_生物医学工程_山东大学 1 .X射线计算机断层(XCT)成像 Date21刘忠国_生物医学工程_山东大学 CT 机诊断图 Date22刘忠国_生物医学工程_山东大学 From 2-D Cross-sections to 3-D ? ? Date23刘忠国_生物医学工程_山东大学 2. MRI uMRI(Magnetic resonance imaging)称 为磁共振成像,是一种专业性强、结构精 密、价格昂贵、具有广泛使用前途的新的 显像诊断技术。 Date24刘忠国_生物医学工程_山东大学 Felix Bloch 1905-1983 费 利克斯布洛赫 Edward Mills Purcell 1912-1997 爱德华.米尔斯.珀塞尔 1952 Nobel Prize for Physics Stanford University MIT 1945年 他们在几天内同时发现核磁共振现象 Date25刘忠国_生物医学工程_山东大学 Lauterbur, 1929 Mansfied 1933 2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine 1973年他们分别利用磁场梯度解决空间信息获取的 问题:图像形成 Date26刘忠国_生物医学工程_山东大学 几种典型的MRI Date27刘忠国_生物医学工程_山东大学 MRI成像 * 28 刘忠国_生物医学工程_山东大学 3-D Reconstruction MRI scan of a human skullMRI scan of a human skull Date29刘忠国_生物医学工程_山东大学 uPET(Positron Emission Tomography) 正 电子发射断层扫描机,是当前被公认的、 最先进的大型医用科研和临床诊断设备。 u它不但能像XCT、磁共振成像那样做结构照 相,还能用于新陈代谢的动态研究。 3. 正电子发射计算机断层(PET)扫描机 Date30刘忠国_生物医学工程_山东大学 PET Date31刘忠国_生物医学工程_山东大学 4. 移动式血管造影系统 Date32刘忠国_生物医学工程_山东大学 移动式血管造影系统诊断图 Date33刘忠国_生物医学工程_山东大学 5.超声诊断仪 Date34刘忠国_生物医学工程_山东大学 5.超声诊断仪 * 35 刘忠国_生物医学工程_山东大学 Date36刘忠国_生物医学工程_山东大学 Date37刘忠国_生物医学工程_山东大学 ( (四四) ) 远程医疗远程医疗 南极膝关节 手术 美国马萨诸塞总医院 双向声像连接 Date38刘忠国_生物医学工程_山东大学 ( (五五) ) 康复工程康复工程 德国Tbingen大学的Birbaumer教授利用脑机接口技术( 脑电信号)帮助一个完全瘫痪的患者进行交流,病人甚至 可以在家上网 关爱老年人: A 全世界老年人口占12% B 到2050年,全世界老年人 口数量将第一次超过儿童人 口数量。 C 每年有500万人死于中风 如何让老年人生活 得更好? Date39刘忠国_生物医学工程_山东大学 Electro-encephalogram (EEG) u 脑电图 128 electrode array * 40 刘忠国_生物医学工程_山东大学 Transcranial magnetic stimulation (TMS) 经颅磁刺激 * 41 刘忠国_生物医学工程_山东大学 科学家和医生将一颗狒狒的心脏 移植到出生两周的女婴体内 ( (六六) ) 生物医学材料生物医学材料 Date42刘忠国_生物医学工程_山东大学 Biomedical engineering Mechanical engineering Industrial engineering Chemical engineering Electrical and computer engineering Civil engineering 人工器官的应用 Date43刘忠国_生物医学工程_山东大学 Biomedical engineering /assets/2708_Tibia.jpg /amebio/research/research.html Date44刘忠国_生物医学工程_山东大学 Medical Devices Therapies enabled by “artificial organs” account for 8% of contemporary medicine Date45刘忠国_生物医学工程_山东大学 六、六、山东大学生物医学工程介绍 1. 专业简介 u山东大学生物医学工程学科拥有生物医学工程一级 学科博士学位授权点、生物医学工程硕士学位点和 生物医学工程工程硕士学位授权点。 u是中国生物医学工程学会理事、中国生物医学工程 专业教学指导委员会副主任委员和山东省生物医学 工程学会常务理事单位。 u研究所现有教授8人(兼职教授3人), 副教授3人 ,讲师2人,其中有博士学位者10人。 Date46刘忠国_生物医学工程_山东大学 2. (4+3模式)培养目标和要求 培养目标 u本专业培养具备生物医学、电子技术、计算机技 术及信息科学有关的基础理论知识,能运用工程 技术手段研究解决生物医学中有关问题的高级工 程技术人才。本专业强化英语学习,加强英语读 写听说训练,使学生具有较强的国际交流能力。 u学生毕业后,可在生物医学工程、医学仪器领域 及其它电子技术、计算机技术、生物信息技术等 产业部门从事研究、开发、教学及管理工作。 Date47刘忠国_生物医学工程_山东大学 3. 本专业所学课程 u总学分:本科阶段不低于150学分,硕士阶段不低于 31学分。 u本科阶段的主要课程包括:生物医学工程概论、生 理学、定量生理学、人体解剖学、生物化学、生物 控制论、生物医学电子学、模拟电子技术、数字电 子技术、医学网络理论与应用、微机原理及应用、 生物医学传感器与测量、生物医学信号处理、信号 与系统、医学成像原理、医学图像处理、医学影像 学、现代医学仪器、医用智能仪器、医疗设备维修 与管理、生理系统仿真与建模等。 Date48刘忠国_生物医学工程_山东大学 3. 本专业所学课程 u研究生阶段的主要课程包括:马克思主义理 论、第一外国语 、专业外语 、工程中的矩 阵理论、随机过程、前沿讲座、生物医学信 号处理、现代生物医学电子学 、医学图像处 理等 Date49刘忠国_生物医学工程_山东大学 4. 本专业主要专业实验 u生物医学电子学实验、医用电子仪器实验、生 物医学信号处理实验、生物医学传感器与测量 实验、微机在生物医学中的应用实验、人体解 剖学实验、生理学实验、定量生理学实验、医 学图像处理实验。 u实验室照片 Date50刘忠国_生物医学工程_山东大学 5. 山东大学生物医学工程研究方向: u人体生理信息的检测、处理和分析技术。 u血液表观粘度的在线测量,心脑血管功能检测设 备的研制。(国家863项目,省自然科学基金、重 点攻关课题) u脑电、心电信息检测及信号处理与分析,脑机接 口研究。 (省自然科学基金) u微机电系统MEMS的研究,超声微流体驱动、超声 马达的研究。(国家自然科学基金课题) Date51刘忠国_生物医学工程_山东大学 谢谢! Date52刘忠国_生物医学工程_山东大学 u国内几所重点大学生 物 医 学 工 程专业介绍 Date53刘忠国_生物医学工程_山东大学 清华大学生 物 医 学 工 程 u主要研究方向: ()生物

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